Το δίλημμα προσαρμογής της παρέμβασης
Ένας σωλήνας PTFE που εισάγεται σε μια οπή φύλλου σωλήνα και ασφαλίζεται με διαστολή πρέπει να συγκρατεί το τοίχωμα της οπής αρκετά σφιχτά ώστε να σφραγίζει έναντι της εσωτερικής πίεσης ατμού, αλλά όχι τόσο σφιχτά ώστε η τάση στεφάνης στον διογκωμένο σωλήνα να υπερβαίνει το όριο ρωγμής της τάσης του υλικού. Η διαφορά μεταξύ επαρκούς πρόσφυσης και επιβλαβών παρεμβολών μετράται σε δέκατα του χιλιοστού.
Το PTFE αποτελεί μια ιδιαίτερη πρόκληση για τις αρθρώσεις σωλήνων-σε-σωλήνων φύλλου επειδή το υλικό κρύο-ρέει υπό παρατεταμένη συμπίεση. Μια εφαρμογή παρεμβολής που αισθάνεται σφιχτή και χωρίς διαρροές-στην εγκατάσταση μπορεί να χαλαρώσει για εβδομάδες στη θερμοκρασία λειτουργίας καθώς το PTFE απομακρύνεται από την πίεση επαφής. Η άρθρωση αρχίζει να διαρρέει. Ο πειρασμός είναι να αυξηθεί η αρχική παρεμβολή για να επιτραπεί η χαλάρωση-αλλά αυτό κινδυνεύει να σπάσει άμεσα το άγχος από την υπερβολική-επέκταση.
Η μέγιστη επιτρεπόμενη παρεμβολή είναι ο βαθμός διαμέτρου υπερμεγέθους που πιέζει το PTFE ακριβώς κάτω από το όριο ρωγμής καταπόνησης στη μέγιστη αναμενόμενη θερμοκρασία λειτουργίας.
Ο Μηχανισμός Ρηγμάτωσης Καταπόνησης
Η ρηγμάτωση από PTFE συμβαίνει όταν το υλικό υποβάλλεται σε τάση εφελκυσμού που υπερβαίνει περίπου το 2-3% σε υψηλή θερμοκρασία. Το στέλεχος ανοίγει μικροσκοπικά κενά μεταξύ των κρυσταλλικών περιοχών. Αυτά τα κενά μεγαλώνουν με την πάροδο του χρόνου υπό παρατεταμένο στρες, και τελικά συνενώνονται σε ορατές ρωγμές.
Σε μια άρθρωση διαστολής-σε-σωλήνα σε φύλλο σωλήνα, η κύρια τάση είναι η τάση στεφάνης στο τοίχωμα του σωλήνα στο διογκωμένο τμήμα. Το ID σωλήνα πιέζεται σε μεγαλύτερη διάμετρο (ένα εργαλείο διαστολής ή η οπή του φύλλου σωλήνα με ένα ένθετο). Οι εξωτερικές ίνες του τοιχώματος του σωλήνα τεντώνονται. Το στέλεχος του στεφάνου είναι: ε=(Αποτελεσμένο - Doriginal) / Doriginal.
Για σωλήνες από PTFE OD 10 mm που έχουν επεκταθεί σε οπή φύλλου σωλήνα ID 10,8 mm, η διαμετρική επέκταση είναι 0,8 mm. Η τάση στεφάνης είναι 0,8/10=8%. Αυτό υπερβαίνει κατά πολύ το όριο ασφαλείας του 2-3% και θα σπάσει το σωλήνα - αν όχι αμέσως, μετά μέσα σε εβδομάδες σε θερμοκρασία λειτουργίας.
Πίνακας 1: Μέγιστη επιτρεπόμενη προσαρμογή παρεμβολής για αρθρώσεις σωλήνων PTFE-σε-αρμούς φύλλου σωλήνα
| Σωλήνας OD (mm) | Τοίχωμα σωλήνα (mm) | Αναγνωριστικό οπής φύλλου σωλήνα (mm) | Διαμετρική παρεμβολή (mm) | Στέλεχος στεφάνης (%) | Κίνδυνος ρωγμών στρες | Προτεινόμενη υπηρεσία |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 8 | 1.0 | 8.0 (μηδενικό διάκενο) | 0 | 0 | Κανένας | Χρειάζεται δευτερεύουσα σφράγιση |
| 8 | 1.0 | 8.1 | 0.1 | 1.25 | Κανένας | Χαμηλή-πίεση (< 2 barg) |
| 8 | 1.0 | 8.2 | 0.2 | 2.5 | Χαμηλό (όριο για συνεχή εξυπηρέτηση) | Γενικό σέρβις (έως 4 barg) |
| 8 | 1.0 | 8.3 | 0.3 | 3.75 | Μέτρια (δεν συνιστάται) | Δεν συνιστάται |
| 10 | 1.0 | 10.0 | 0 | 0 | Κανένας | Χρειάζεται δευτερεύουσα σφράγιση |
| 10 | 1.0 | 10.15 | 0.15 | 1.5 | Κανένας | Χαμηλή-πίεση |
| 10 | 1.0 | 10.25 | 0.25 | 2.5 | Χαμηλό (όριο για συνεχή εξυπηρέτηση) | Γενικό σέρβις (έως 4 barg) |
| 12 | 1.2 | 12.3 | 0.3 | 2.5 | Χαμηλό (όριο για συνεχή εξυπηρέτηση) | Γενική εξυπηρέτηση |
Η απαίτηση δευτερεύουσας σφραγίδας
Επειδή η μέγιστη ασφαλής παρεμβολή για το PTFE περιορίζεται σε περίπου 2,5% καταπόνηση στεφάνης, η δύναμη συγκράτησης μόνο από τη διαστολή είναι μέτρια. Σε θερμοκρασία λειτουργίας, η χαλάρωση ερπυσμού μειώνει περαιτέρω αυτή τη δύναμη. Απαιτείται ένας δευτερεύων μηχανισμός στεγανοποίησης για αξιόπιστη-μακροπρόθεσμη στεγανότητα-διαρροής.
Το πιο συνηθισμένο δευτερεύον σφράγισμα είναι ένα εξάρτημα συμπίεσης: ο σωλήνας διέρχεται από το φύλλο σωλήνα και ένα παξιμάδι συμπιέζει έναν σωληνωτό σωλήνα PTFE πάνω στο σωλήνα OD. Ο δακτύλιος παρέχει τη σφράγιση. το φύλλο σωλήνα παρέχει τη μηχανική αγκύρωση. Η παρεμβολή μεταξύ του σωλήνα και της οπής φύλλου σωλήνα στη συνέχεια ρυθμίζεται στο μηδέν (προσαρμογή διάκενου) ή σε ελάχιστη, εξαλείφοντας εντελώς τον κίνδυνο ρωγμών λόγω πίεσης.
Οι εναλλακτικές δευτερεύουσες στεγανοποιήσεις περιλαμβάνουν τα άκρα των αυλακώσεων που εδράζονται σε μια κωνική επιφάνεια φύλλου σωλήνα και τα σφραγίσματα με δακτύλιο Ο- σε αυλακώσεις εντός της οπής του φύλλου σωλήνα. Και οι δύο προσεγγίσεις αποσυνδέουν τη λειτουργία σφράγισης από τη λειτουργία επέκτασης σωλήνα.
Εφέ Θερμικού Κύκλου
Κάθε θερμικός κύκλος από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος έως τη θερμοκρασία λειτουργίας προσθέτει έναν κύκλο παραμόρφωσης στο τμήμα του διογκωμένου σωλήνα. Ο σωλήνας PTFE διαστέλλεται ακτινικά περισσότερο από το φύλλο σωλήνα (εάν το φύλλο είναι μέταλλο ή διαφορετικό πολυμερές), αλλάζοντας την εφαρμογή παρεμβολής. Ένας σύνδεσμος που είναι ελεύθερος σε θερμοκρασία δωματίου μπορεί να γίνει προσαρμογή παρεμβολής στη θερμοκρασία ή το αντίστροφο.
Ο σχεδιασμός της άρθρωσης πρέπει να δέχεται αυτήν την κυκλική αλλαγή διαστάσεων χωρίς να υπερβαίνει το όριο καταπόνησης 2,5% σε οποιοδήποτε σημείο του θερμικού κύκλου. Για σωλήνες PTFE σε φύλλα σωλήνων PTFE, τα υλικά διαστέλλονται με τον ίδιο ρυθμό και η παρεμβολή είναι σταθερή. Για σωλήνες PTFE σε μεταλλικά φύλλα ή φύλλα PVDF, πρέπει να υπολογιστεί η διαφορική διαστολή.
Περίληψη
Η μέγιστη επιτρεπόμενη διαμετρική παρεμβολή για τις αρθρώσεις σωλήνων PTFE προς-φύλλων σωλήνων είναι 2,5% της διαμέτρου του σωλήνα, που αντιστοιχεί περίπου σε 0,2 mm για σωλήνες OD 8 mm και 0,25 mm για σωλήνες OD 10 mm. Αυτό το όριο αποτρέπει το ράγισμα λόγω καταπόνησης από την υπερβολική καταπόνηση του στεφάνου σε υψηλή θερμοκρασία.
Η αξιόπιστη στεγανοποίηση απαιτεί δευτερεύοντα μηχανισμό-δακτύλιο συμπίεσης, διόγκωση σύνδεσης ή Ο-δακτύλιος-επειδή η περιορισμένη παρεμβολή παρέχει μόνο μέτρια δύναμη πρόσφυσης που χαλαρώνει περαιτέρω με την πάροδο του χρόνου στη θερμοκρασία. Ο σχεδιασμός της άρθρωσης πρέπει να δέχεται διαφορική θερμική διαστολή εάν ο σωλήνας και το φύλλο σωλήνα είναι διαφορετικά υλικά.
Οι τεχνικές προδιαγραφές για το σχεδιασμό αρμών από σωλήνα PTFE σε-σε-σωλήνα είναι διαθέσιμες με την υποβολή των διαστάσεων του σωλήνα, του υλικού και του πάχους του φύλλου σωλήνα, της θερμοκρασίας και πίεσης λειτουργίας και της απαιτούμενης διάρκειας ζωής.
